問:磷酸鐵鋰電池模組發(fā)生火災(zāi)如何撲救?
答:據(jù)CNESA不完全統(tǒng)計(jì),近十年全球儲能鋰電池模組事故已超過60余起,僅2021年、2022年就發(fā)生了20余起,其中澳大利亞維多利亞特斯拉大電池儲能項(xiàng)目持續(xù)燃燒了4天,美國亞利桑那Chandler電池儲能項(xiàng)目事故持續(xù)噴淋12天才控制住。目前消防救援除了采用大量水控制之外,沒有其他更有效的措施。已公開的造成人員傷亡的儲能電站事故主要有兩起:一是2019年4月19日美國亞利桑那州公共服務(wù)公司(APS)發(fā)生大規(guī)模電池儲能項(xiàng)目(三元鋰電池)爆炸,造成8名消防隊(duì)員受傷。再是2021年4月16日北京國軒福威斯光儲充技術(shù)有限公司儲能電站(磷酸鐵鋰電池)事故,造成2名消防員犧牲,1名消防員受傷,1名員工失聯(lián)。
一、鋰電池?zé)崾Э氐闹饕蚴沁^熱、過充電、內(nèi)短路等觸發(fā)熱失控或機(jī)械觸發(fā)熱失控。國內(nèi)外理論研究及事實(shí)都證明,這種在封閉殼體內(nèi)包含高能量的裝置,目前的消防手段無法及時(shí)終止熱失控的進(jìn)程,熱失控是不可逆的。(大量的電動汽車火災(zāi)案例,美國Chandler 電池儲能事故持續(xù)噴淋 12 天、澳大利亞亞特斯拉電池儲能項(xiàng)目持續(xù)燃燒了4天等都是例證)
二、鋰電模組火災(zāi)的應(yīng)急救援處置,首先應(yīng)考慮持續(xù)降溫、控制,將反應(yīng)熱量帶走,避免引起連鎖反應(yīng)造成事故擴(kuò)大。如有條件可考慮隔離、移除事故電池包(簇)等,最大限度的減少次生災(zāi)害。實(shí)施偵查、滅火、排煙、抑爆等作業(yè)時(shí),應(yīng)做好防范措施,準(zhǔn)確判定鋰電池模組熱失控的范圍和發(fā)展蔓延程度,提高救援準(zhǔn)確性,降低自身安全風(fēng)險(xiǎn),確保救援人員安全。
新加坡儲能電站火災(zāi)大范圍斷電處置引發(fā)了全社會的爭議;而海南儲能電站火災(zāi)由于儲能艙分散布置,采取了保守處置,僅燒毀了發(fā)生熱失控的電池艙,沒有造成社會影響。
三、電池模組一旦發(fā)生火災(zāi),說明已經(jīng)進(jìn)入熱失控狀態(tài)。目前常用的CO2、IG541、IG55、干粉、超細(xì)干粉、氣溶膠、七氟丙烷等滅火劑均起不到作用(無法施加到起火點(diǎn)上),外圍只能采取持續(xù)冷卻降溫措施,但應(yīng)防止誤噴導(dǎo)致的電力設(shè)備事故。滅火方式可采用固定裝置和移動裝備,滅火劑可以大量水(缺水地區(qū)也可采用泡沫覆蓋)和高壓噴霧為主。
四、鋰電池火災(zāi)防控目前仍是世界性難題,只有應(yīng)用了固態(tài)安全電池后才能完全解決。目前國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)探測要求應(yīng)具備探測一氧化碳、氫氣濃度及電池組表面溫度的功能(均是針對鋰電池發(fā)生熱失控的特征報(bào)警),報(bào)警為時(shí)已晚,此時(shí)外部施加的消防手段已經(jīng)無法終止熱失控的進(jìn)程。目前的鋰電池模組消防系統(tǒng)方案五花八門,氣體、氣溶膠、水、泡沫等滅火介質(zhì)一起上,均未經(jīng)過全尺寸仿真模擬實(shí)驗(yàn)認(rèn)證(標(biāo)準(zhǔn)稱之為火災(zāi)抑制裝置,而不是滅火裝置)。正如專家所說,鋰電儲能電站消防系統(tǒng)聊勝于無,效果怎樣無從考證。
五、NFPA855-2023 修訂版增加了對火災(zāi)探測和滅火、爆炸控制、排氣通風(fēng)、氣體探測和熱失控的要求,對火災(zāi)和爆炸試驗(yàn)要求進(jìn)行了說明。引入了 UL 9540A 中評估電池儲能系統(tǒng)熱失控的測試方法,如超出 NFPA 855 規(guī)定容量限制或距離限制等情況,需要根據(jù) UL 9540A 測試結(jié)果,由相關(guān)部門評估該儲能系統(tǒng)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。
GB/T 42288-2022《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程》,2023年7月1日已經(jīng)實(shí)施,提出了鋰電池模組消防系統(tǒng)要達(dá)到模塊級消防的要求。因?yàn)殡姵責(zé)崾Э匕l(fā)生后,在設(shè)備外部施加滅火劑基本起不到作用。
因此,鋰電池模組火災(zāi)的應(yīng)急救援處置,首先應(yīng)考慮采用大量水持續(xù)降溫(缺水地區(qū)也可考慮泡沫覆蓋),將熱失控反應(yīng)能量帶走,最大限度的減少次生災(zāi)害,保障人員安全。筆者參與了天津“8.12”事故調(diào)查,社會上很多人認(rèn)為是消防人員用水撲救引起了事故擴(kuò)大,這些認(rèn)知都是不全面的。
鋰電池模組火災(zāi)防控:早期預(yù)警(須在電池負(fù)極SEI膜發(fā)生自發(fā)放熱分解,隔膜尚未開始熔化之前預(yù)警)、技術(shù)干預(yù)(預(yù)警后事故艙應(yīng)斷電,自動釋放全氟己酮降溫控火、惰化抑爆;也可人工干預(yù)移除事故電池簇)和被動防御(在電池艙防火分隔、耐火極限、防爆通風(fēng)泄壓、自動滅火降溫措施等方面進(jìn)行強(qiáng)化,阻止局部故障快速擴(kuò)展)、救援處置(完善滅火救援設(shè)施條件和應(yīng)急救援預(yù)案,設(shè)置消防車道、救援場地和消防給水系統(tǒng)等)是應(yīng)對儲能電站火災(zāi)事故的新對策,前兩項(xiàng)主要用于預(yù)防和阻止熱失控的發(fā)生,后兩項(xiàng)用于抵御和減少熱失控的次生災(zāi)害。
(信息來源:中國消防協(xié)會專家委員會辦公室《專 家 通 訊》第 3 期)